光量子干涉实物图。图片来自新华社
党的二十大报告在总结十年来的重大科技创新成果时,再一次提到了量子信息。近年来,“墨子号”“九章”“祖冲之号”等一批量子信息领域的成果集中涌现,我国量子科技实现从跟跑、并跑,到部分领跑的重大历史性飞跃,量子科技发展的体系化能力正在稳步建立。
量子力学自1900年诞生以来,打开了人类认识世界的一扇新的大门。第一次量子革命,量子力学催生了晶体管、激光等重大发明。近年来,以量子计算和量子通信为代表的第二次量子革命兴起,极大地影响和改变着人类的生活。
本期科技访谈录,我们邀请到军事科学院量子技术方向学科带头人、国防科技创新研究院前沿交叉技术研究中心副研究员徐馥芳,请他谈一谈神奇的量子世界,展望量子科技发展的宏阔未来。
量子之美,美在未知
记者:习主席在党的二十大报告中,把量子信息列入新时代十年重大科技创新成果之一。量子信息是什么?它和我们经常提及的量子科技有什么关系?如今我国在量子信息领域都取得了哪些重要成就?
徐馥芳:量子信息是量子物理学和信息科学交叉催生的技术领域。它利用微观体系的量子效应,实现信息的高灵敏感知、安全传输和高速处理。量子信息主要包括量子通信、量子计算和量子精密测量等3个典型技术分支。
量子科技是一个更宏观的概念。它指的是量子力学建立后催生和发展起来的一系列科学与技术。随着量子信息技术的发展,量子科技发展进入新阶段,第二次量子革命兴起。这是一次巨大的飞跃,直接或间接改变和提升着人类获取、传输和处理信息的方式和能力。
近年来,我国在量子信息领域取得了很多重大成果。在量子通信领域,我国实现了光纤量子保密通信应用演示与验证的“京沪干线”,成功发射了“墨子号”量子卫星;在量子计算领域,我国实现了“九章”光量子计算原型芯片和“祖冲之号”超导量子技术原型系统;在量子探测领域,我国多个单位研制的冷原子干涉重力测量样机在国际重力比对试验中都取得了优秀成绩,针对水下目标探测的量子磁力探测样机已经针对典型场景开展了测试,等等。
记者:我们知道,量子力学是描述微观物理世界的理论。在您的眼里,又或者说在您的想象里,量子世界有多美?
徐馥芳:量子世界之美,在于它的神秘与未知。在量子的概念提出之前,我们对微观世界的认识,往往基于对宏观世界的理解之上。受到物理学自身限制,我们无法直接观测微观世界,甚至借助光学、电子学显微镜等也只能观测到皮毛。如今,了解过量子测量的我们都知道,量子测量会对被测量子系统产生影响;处于相同状态的量子系统被测量后可能得到不同的结果。这种因果颠倒的试验结果听来近乎玄幻,也是诸多科学家无法用经典物理学理论解释黑体辐射实验的原因。
在量子世界,很多经典物理学中不存在的物理状态变得可能。量子力学直接颠覆了我们对整个世界的认知。一个全新的世界在我们面前徐徐打开,太多的未知等待着我们去探索。这怎能不令人欣喜?
如今,还有许多物理现象难以被我们理解,比如量子隧穿、电子自旋、电子轨道跃迁、单电子自身干涉、测量导致的坍缩、共轭物理量无法同时精确测量(海森堡测不准原理),等等。这些都是量子世界里的一扇扇神秘的“大门”,一旦打开走进去,里面可能是一个更加幽远深邃的“洞天”。
但是,量子世界的神秘,或者说对量子世界的疑惑,并不足以使我们怀疑量子力学。量子力学的一部分已经得到实验验证,基于量子力学发展起来的科学与技术,已经极大地改变了我们的社会,并将继续服务于人类社会生活。
量子概念图。资料图片
对未来世界的影响,将远超你的想象
记者:有句俗话说,“遇事不决,量子力学”。量子似乎已经走进了人们的日常生活,又似乎还很遥远。您怎么看?
徐馥芳:很多时候,我们会觉得量子力学离我们很远。这一略带神秘、略显高深的学科,告诉我们微观世界中存在一些超导、超流、纠缠等神奇的量子效应,一般人很难理解。虽然一直都在说量子科技正在走进我们的生活,但是这一过程,往往以基础科学的形式在起作用。量子力学指导和推动了电子技术和信息技术的发展,但是我们的科学家、工程师和用户并不一定需要对量子力学懂太多。传统的学科还在将技术进一步推向前沿,仍有在不引入量子力学的情况下的进步空间。或者更直白地说,期望改变世界的量子信息技术,目前许多还停留在实验室阶段或者初步应用阶段,有待进一步突破。
另一方面,量子力学其实离我们又很近。我们周围的物质,包括我们的身体和大脑都是由原子分子构成的,它们在微观上遵守的是量子力学的规则。我们享受的现代科技产品,手机、电脑等都是量子力学指导的产物。近年来,随着量子信息技术的快速发展,量子通信、量子计算、量子精密测量领域都取得了一些重大进展,相关的科技产品正在加速走进我们的生活。
当然,我们更需清醒地看到,量子技术在向世界展现出其强大能力和发展潜力的同时,也面临巨大挑战。这其中,不仅有来自对量子态的长时间维持和精确调控等人类改造世界能力的挑战,更牵扯到物理学基础理论等人类认识世界能力的挑战。也许,还需经过漫长的时间,有新材料、新机理等特殊契机出现后,量子技术才能真正向世界显示其威力。
记者:请您设想一下,量子信息技术会给我们的未来生活带来怎样的改变?
徐馥芳:量子信息技术对未来世界的影响,将远超你的想象。在量子信息技术的3个分支中,量子精密测量和量子通信发展得相对成熟,已经从实验室“飞入寻常百姓家”。而难度最大的量子计算,发展仍处于早期阶段,距离商用普及仍有较长距离。我们乐观估计,还要20年以上的时间才能实现。
量子计算是量子信息技术中最综合的一个技术分支,也是对信息技术冲击最大的一个分支。从算盘时代发展到冯·诺依曼架构的电子计算机时代,人类社会发生了翻天覆地的变化。从经典计算机到量子计算机,“量子比特”取代了经典的“比特”,量子计算机在理论上具有秒杀所有传统计算机的计算能力。可以想象,一旦通用量子计算机发展起来,人类社会又将再次经历巨大变化。网络信息安全、大数据和人工智能、化学生物制药、金融工程、智能制造等领域都将因为量子计算机的巨大信息处理能力,发生颠覆性改变。
有没有勇闯科技“无人区”的胆识,决定了我们未来能走多远
记者:在钻研量子技术的道路上,您遇到最艰难的挑战是什么?
徐馥芳:从我的经历来看,最艰难的往往是起步阶段。我们这个团队是伴随着2017年新军事科学院调整组建而成立的一个研究团队,刚刚成立时,团队只有几个人,来自全军不同的单位。我还清楚记得,大家刚来到单位的时候,办公场地都是临时借用的,第一份项目申报书,是在临时租借的宿舍中完成的。但大家都没有被这些现实困难吓倒,科研经费有限,就省吃俭用买设备买器件;团队人才短缺,就想方设法引进、培养青年人才……几年时间过来了,我们的团队已经相对稳定成熟,科研条件有了很大改善,也取得了不少研究成果。
回顾这段从零起步的创业历程,我最大感触是,我们这一代科研人员赶上了一个好时代。在国家高度重视科技创新的大背景下,在党中央和中央军委的相关政策扶持下,在军事科学院良好的科研氛围下,我们团队可以瞄准一个目标,心无旁骛地共同努力。在这种环境下,拼搏也成为内在的自发本能。
记者:您认为,研究量子技术和其他科学技术有什么不同?研究量子技术需要怎样的科学精神?
徐馥芳:由于量子物理的概念与宏观世界完全不同,从事量子技术研究需要经过科学的系统训练,接受其独特的逻辑和技术方法。量子力学是一门完备的、严谨的科学。没经过系统训练,利用学习到的部分量子概念,结合自己的现实经验看待或处理问题,很容易走入歧路,产生错误观点。
现在社会上对量子技术存在着两种极端理解:一种是认为量子技术是骗子技术,所有的都是假的,不认可量子力学的正确性,或者认可量子力学但不认可量子技术;另一种认为量子技术是万能的,会彻底颠覆现在的电子技术和信息技术。这两种理解毫无疑问都是错误的。量子力学是一门基础学科,我们需要理性认识基于量子力学发展起来的量子技术,尤其是方兴未艾的量子信息学。它是一门全新的交叉学科,它的发展将成为我们传统信息技术的有力补充,并成为信息技术深化发展的基础。
从我长期从事量子技术的经历来看,我认为,研究量子技术,一是需要科学严谨的态度,能够严格依据量子理论进行推理和验证,进行试验设计和现象解释;二是需要前瞻的洞察力,量子世界的现象和规律与我们熟悉的经验世界完全不同,对研究中碰到的问题,必须敢于大胆假设,勇于创新,小心求证;三是需要持之以恒的韧劲,在研究量子信息技术时,科学难题和工程技术难题同在,很多时候在短期内都难以出重大应用成果。中国古人常讲“十年磨一剑”,但在这个领域,有可能十年都难磨一剑,所以必须沉下心来埋头苦干。
在科学研究上,有时看似下的是慢功夫,实则走的是快车道。量子技术是一门非常前沿且深奥的学科,目前虽然已经有了一些研究成果,但还有更多的“无人区”等着我们去探索。当我们与世界同行站在同一起跑线上,有没有勇闯科技“无人区”的胆识,决定了我们未来能走多远。
文字整理:张志华
时代意识·视角独特·方法自觉******
时代意识·视角独特·方法自觉
——《青年亚文化的时代表征与引导对策研究》评介
作者:韩庆祥(中央党校一级教授,中央党校(国家行政学院)专家工作室领衔专家)
习近平总书记在庆祝中国共产主义青年团成立100周年大会上的讲话中指出,“青春孕育无限希望,青年创造美好明天。一个民族只有寄望青春、永葆青春,才能兴旺发达”。青年是整个社会力量中最积极、最有生气的力量,国家的希望在青年,民族的未来在青年。卜建华教授的专著《青年亚文化的时代表征与引导对策》的主要内容就是学习和研究习近平总书记关于青年思想教育工作系列论述的一些认识和体会,该书紧扣青年、青年亚文化、有效引领这三个关键词,通过梳理和分析现阶段青年亚文化的时代表征与青年网络社会生活方式,审视青年亚文化在自媒体时代的时代表征与发展态势,提出了青年亚文化引导的具体措施,这对我们加强网络意识形态工作、强化青年思想政治教育、着力培育中国特色社会主义建设者和接班人具有重要的实践意义。
首先,为做好高校意识形态安全工作提供了新的时代意识。马克思指出:“问题就是公开的、无畏的、左右一切个人的时代声音。问题就是时代的口号,是体现自身精神状态的最实际的呼声”。任何时代都有自己的命题,只有科学地、辩证地把握和认识这些困难,才能够把我们的社会推向前进。当前网生代青年正处于人生成长的关键时期,知识体系搭建尚未完成、价值观塑造尚未成型、情感心理尚未成熟。必须要有问题意识,立足于网络信息时代与青年群体的精神需求,面对青年亚文化所体现的时代样态类型,需要科学的教育引导,使其具备与时代发展相适宜的核心素质,才能不负伟大时代赋予的崇高使命与时代重任。青年亚文化是一种集娱乐、批判、建构于一身的复杂意识形态体系,是青年群体中不同于社会主流文化的价值观念和行为模式的集合,是青年群体在生活方式、思维观念、行为方式、精神品格、心理特征、话语体系等不同于社会主流文化的综合体现。把握青年亚文化,既要审视青年自身实际,分析青年网络亚文化特征,又要跳出青年看青年,从时代的高度观照青年网络亚文化发展环境与奋斗精神培育状况,注重从社会大系统中聚焦青年亚文化。中国特色社会主义进入了新时代,新时代标注了青年发展的历史方位,为青年亚文化的引领指明前进方向、注入强劲动力、涂抹上靓丽底色。新时代需要新青年,只有具备与时代发展潮流相匹配的素质,以昂扬向上的姿态踏上新的长征路,才能在中国特色社会主义伟大事业中放飞青春梦,展现新气象。本书介绍了青年亚文化的时代表征与引导对策,分析了其对意识形态功能的两面性和不可预测性,提出了具体的措施与机制。尽管不同类型的青年亚文化之间缺失严密的逻辑性,但从整体上看做到了时代意识导向下的主题明确,各高校可以充分借鉴相关研究内容,着力引导青年亚文化的理性发展,为做好高校意识形态工作提供坚强保证。
其次,为审视网络亚文化背景下的青年政治社会化提供了新的独特视角。一本书的新视角会让读者耳目一新,萌发读下去的冲动;一本书的视角创新能够带给读者思考,增长知识和智慧。视角创新,就是是否凝练反映时代标识的新概念、能否提出符合时代发展趋势又合乎情理的新观点。政治社会化是青年成长过程中的关键性阶段,青年政治社会化要求青年个体树立和培养与社会主流意识形态相近的社会价值观,并逐步促使青年成为社会主义核心价值观的践行者。本书运用马克思主义理论、政治学、社会学、法学等多学科的理论与方法,全面研究了青年亚文化的时代样态呈现、主要内容及现实途径。围绕青年这一青年亚文化的参与主体,强调青年亚文化样态呈现与青年政治社会化历程高度统一。以上概念和观点,思路清晰,逻辑严密,观点鲜明,对我们深入研究、理解思考当前网络文化背景下的青年政治社会化提供了一个新视角,耐人寻味、引人深思,体现了本书的“时代感”“厚重感”。
最后,为增强高校网络思想政治教育的针对性、实效性提供了新的方法自觉。方法论是一种解决实际问题、立足于社会生活为目标的思想体系和系统,问题意识与视角创新都离不开方法自觉。纵观整本著作,处处体现着作者发现问题、认识问题、解决问题的方法。具体包括:大德育观、个人访谈法、系统观点等。落实立德树人根本任务,网络是重要阵地,网络思想政治教育工作是重要途径。对于网络阵地,主流意识形态不占领,非主流意识形态就会去占领。青年网络亚文化作为文化的一种形态,作为自媒体时代青年群体的网络化社会生活方式,必然受全球化和网络化的影响,这种影响是积极与消极、正面与反面、机遇与挑战的统一体。与以往相比,现阶段的青年在国家观、道德观、自我观等方面有着独特的表达方式和行为倾向。碎片化、短暂化、融合化则是青年亚文化在自媒体时代下的样态类型与文化表征。边缘与主流的互动、从抵抗性的消解与娱乐性的增强、从自我表现、自我满足转向自我愉悦,构成新时代青年亚文化发展的态势。本书深入阐述了青年亚文化的时代表征与长效教育资源特性,对于我们借助青年亚文化的发展态势,丰富其教育引导功能、鼓舞激励功能、重塑思想政治教育功能,具有深厚的现实针对性和丰富的实践指导性。
青年是国家的未来,肩负着重大的历史使命,青年兴则国家兴,青年强则国家强。将社会主义核心价值观融入青年亚文化的发展轨迹中,有利于促进青年群体的健康发展。所以,对于青年亚文化,既要尊重青年群体的需求性和创造性,也要发挥这一文化的积极效应,提升青年群体的自我价值认同感。与此同时,需要在践行社会主义核心价值观的基础上,认真总结和提炼青年亚文化的优点,将这些优点融入到社会主义核心价值观的建构当中,通过多种多样的信息渠道,不断提升主流文化的传播力,充分发挥青年亚文化对社会主义核心价值观的辅助功能,以多样化的语言风格满足不同社会文化主体的需求,从而促进社会主义核心价值观与青年网络亚文化的良性互动。
(文图:赵筱尘 巫邓炎)